渦輪流量計(jì)與超聲波流量計(jì)在天然氣計(jì)量中的應(yīng)用

在大型計(jì)量系統(tǒng)中能夠選擇適合于輸送介質(zhì)的物性,能以高的計(jì)量精度來(lái)計(jì)量管道內(nèi)的介質(zhì)是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。

因?yàn)橛?jì)量是天然氣行業(yè)進(jìn)行貿(mào)易交接、經(jīng)濟(jì)分析、成本核算的重要依據(jù)。在現(xiàn)在天然氣行業(yè)中渦輪流量計(jì)、超聲波流量計(jì)得到了廣泛的應(yīng)用,但針對(duì)具體的情況我們根據(jù)流量計(jì)的原理、計(jì)量環(huán)境、測(cè)量的天然氣的溫度和干凈程度等來(lái)分析比較采用哪種。

1渦輪流量計(jì)、超聲波流量的簡(jiǎn)介

1.1渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)按顯示方式的不同可分為就地顯示式和電遠(yuǎn)傳式兩種。就地顯示式的工作原理是:流量計(jì)傳感器內(nèi)的渦輪在流體作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)使信號(hào)檢測(cè)器的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化,因此在信號(hào)檢測(cè)器的線(xiàn)圈中,感應(yīng)出交變電壓,在經(jīng)過(guò)放大器放大、濾波、整形輸出方波信號(hào)。此信號(hào)電壓的頻率與葉輪的轉(zhuǎn)速成正比,即與流體的流量(流速)成正比。電遠(yuǎn)傳式的工作原理是:當(dāng)氣體流過(guò)渦輪流量變送器時(shí),斜葉輪受力旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速與氣體速度成正比,斜葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng),使感應(yīng)線(xiàn)圈中的磁通發(fā)生周期性的變化,產(chǎn)生周期性的電脈沖信號(hào),經(jīng)放大后送至儀表進(jìn)行顯示或累計(jì)。在測(cè)量范圍內(nèi),葉輪的轉(zhuǎn)速可以看成是與流量成正比,所以測(cè)得脈沖信號(hào)的頻率f和某段時(shí)間內(nèi)的脈沖總數(shù)N后,分別除以?xún)x表常數(shù)(次米3)便可求得瞬時(shí)流量Q瞬和累計(jì)流量Q總:Q瞬=f渦輪流量計(jì)的選型由于渦輪流量計(jì)體積小、精度高、重復(fù)性好,非常適用于天燃?xì)獾木_計(jì)量。它的主要渦輪流量計(jì)的選型應(yīng)從以下幾方面考慮:

(1)精度等級(jí)。渦輪流量計(jì)其精確度高,使用者也是看中其這個(gè)特點(diǎn),但是流量計(jì)精度愈高,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用條件就越挑剔。

(2)流量范圍對(duì)渦流流量計(jì)精確度和使用年限有很大影響,也是流量計(jì)口徑選擇的標(biāo)準(zhǔn)。選擇流量范圍的原則是:QmaxQQmin,Qmin儀表允許的最小流量,Qmax儀表允許的最大流量,Q實(shí)際流量。

(3)氣體的密度。在小流量區(qū)域時(shí),氣體密度對(duì)儀表系數(shù)的影響較大。如果氣體密度變動(dòng)頻繁,要對(duì)流量計(jì)的流量系數(shù)采取修正措施。

(4) 壓力損失。渦輪流量計(jì)壓力損失越小,則氣體由輸入到輸出管道所消耗的能耗就少,即可大大節(jié)約能源,降低輸送成本。

(5) 軸承。天然氣計(jì)量?jī)x表軸承應(yīng)選用碳化鎢材料。

1.2超聲波流量由于超聲波流量計(jì)具有數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)、節(jié)約能源、特別適合大口徑流量測(cè)量、安裝維修方便、通用性好等特點(diǎn),在天然氣管道輸送行業(yè)得到了廣泛運(yùn)用,尤其是在新建的管道工程中。它的原理是:超聲波流量計(jì)時(shí)利用超聲脈沖在氣流中傳播的速度與氣流的速度有對(duì)應(yīng)的關(guān)系,即順流是的超聲脈沖傳播速度比逆流時(shí)傳播的速度要快,這兩種超聲流量計(jì)傳播的時(shí)間差越大,則流量也越大的原理。如下圖所示:1.2.1超聲波流量計(jì)的缺點(diǎn)(1)抗干擾能力差,噪聲、氣質(zhì)干凈度都會(huì)影響其測(cè)量精度。(2)溫度測(cè)量范圍不高。只能測(cè)量溫度<200C的流體。

(3) 對(duì)管道前后直管段要求嚴(yán)格,要求前20D,后5D(D指管徑)。

(4) 對(duì)安裝要求比較高,要正確安裝,否則測(cè)量的流量誤差較大。

(5) 可靠性、精度等級(jí)不高,重復(fù)性差。

(6) 價(jià)格較昂貴。

1.2.2氣體超聲波流量計(jì)應(yīng)用中應(yīng)注意的問(wèn)題

(1) 正確選型。每種流量計(jì)有它的測(cè)量范圍,氣體超聲波流量計(jì)也不例外,它的測(cè)量范圍很寬,一般說(shuō)來(lái)最大流量和最小流量比為30:1。氣體超聲波流量計(jì)是利用測(cè)量天然氣的流速來(lái)求得天然氣的流量。其理想的工作流速范圍為(2.7~27)m/s。所以,在選型時(shí)應(yīng)該考慮天然氣在管道中的流速在工作流速范圍內(nèi)。同時(shí),還要考慮是否在超聲波流量計(jì)周?chē)挟a(chǎn)生超聲波信號(hào)的各種設(shè)備,如高速度、大壓差的減壓設(shè)備和消音設(shè)備等,這些有可能產(chǎn)生超聲波對(duì)流量計(jì)產(chǎn)生干擾。

(2)正確安裝。氣體超聲波流量計(jì)應(yīng)水平安裝。